促研究性學習 提高人才培養質量

張紅光， 姚寶峰， 劉中良， 紀常偉， 夏國棟， 吳 斌

(北京工業大學 環境與能源工程學院， 北京 100124)

0 引 言

熱能與動力工程專業始建于1960年，是北京工業大學建校初期的首批本科專業之一，已經與學校共同經歷了五十余年的發展歷程；自2005年起，提出并堅持 “踐行教育的本質、促進研究性學習、力求百分百合格、激勵部分人卓越”的教育理念，努力遵從高等教育的“揚長”與“補短”之道。“揚長”即充分利用高水平的科研與學科平臺，發掘學生在素質教育起點高、知識面廣、思維活躍、勇于質疑、創新意識和動手能力強等方面的優勢。“補短”即有針對性地解決教學過程中的突出問題：如何激發學生的學習興趣，以提高學習積極性？如何調動教師的教學積極性，以提高教學質量？如何真正實現科研、學科與教學的良性互動？學生需要由“要我學”轉變為“我要學”、“我會學”；教師需要由“要我教”轉變為“我愿教”、“我會教”。

1 對關鍵問題的思考與認識[1-4]

促進研究性學習，不僅有利于培養創新型人才，還可以激發高校教師科學研究的積極性，從而有力推動大學的教育教學改革，使大學的教學活動真正體現出現代高等教育的特點。建設創新型國家需要創新型人才，創新也是“北京精神”的重要內涵。自2005年起，我校熱能與動力工程專業結合學校開展的兩次教育教學大討論活動，進行了兩輪教學計劃的修訂工作，將促進本科生研究性學習作為重要目標。大學的首要任務是培養人才，本科生培養質量的好壞決定著一個專業的興衰存亡，促進研究性學習是培養學生創新精神和實踐能力的重要途徑，對建設創新型國家和踐行“北京精神”有著重要意義。

研究性學習是一種以探究為本位的學習活動，它尊重每一名學生的實際情況，著眼于培養具有完整人格、善于實踐、自主學習、勇于創造的適應現代社會的人。在促進研究性學習的過程中，應當避免教育功利化和片面培養少數典型的做法，每一名學生都是未來社會的寶貴財富，都將承擔著相應的社會責任，教育尤其是高等教育應當把每一名學生都當作人才來培養，學校、專業和教師應當善待每一名學生，以“父母之心、大愛之心”關心每一名學生的學業發展和人生規劃，根據其自身特點和需求而因材施教，力求所有學生在專業素質和綜合能力培養方面都能達到高水平的合格，而不是低水平的過關。在此基礎上，一部分卓越人才自然會從中脫穎而出。

2 改革的主要措施[5-13]

2.1 科研促進教學，實現良性互動

依托傳熱強化與過程節能教育部重點實驗室、傳熱與能源利用北京市重點實驗室、熱能工程專業北京市重點學科、動力工程及工程熱物理專業一級學科博士點和碩士點，每年承擔了包括973計劃、863計劃和國家自然科學基金課題在內的大量科研項目，年均科研經費2 000萬元。以熱能與動力專業北京市實驗教學示范中心建設為契機，注重將科研成果轉化為本科生課堂教學內容和課外科研訓練項目。近年來自制實驗教學設備20余臺(套)，出版自編教材3部。

2.2 畢業設計(論文)采取0.5+0.5模式

畢業設計(論文)是綜合培養學生專業素質和技術能力的重要環節之一，但“本科畢業設計(論文)要不要做？如何做？”也是社會和媒體關注的熱點問題。為了減少學生求職、就職實習等因素對畢業設計(論文)的沖擊和不利影響，避免由于時間緊張而出現走過場和流于形式的現象，本著“早動手、早定題、全程抓、高標準、嚴要求”的原則，部分學生的畢業設計(論文)工作提前至大學三年級第1學期開始進行；所有學生提前至大學四年級第1學期開始，至少歷時2個學期(1年)。所謂“0.5+0.5畢業設計(論文)模式”，即在大學四年級第1學期，學生在完成正常課程學習的同時，利用課余時間進行畢業設計(論文)工作(0.5年，分散方式)；在大學四年級第2學期，學生集中時間進行畢業設計(論文)工作(0.5年，集中方式)。而四年一貫導師制的實行，則為這一畢業設計(論文)模式的改革奠定了堅實基礎。

2.3 開放實驗室，學生接觸和認知專業

教學實驗室和科研實驗室全部無條件對本科生開放，將實驗室建設成為本科教學的基礎平臺。入學教育、專業認知教育過程中組織學生參觀實驗室，根據教學內容和學生需求組織學生到實驗室參觀交流、聽專家講座等，定期舉辦先進儀器儀表講座等，每年約為80名本科生提供適合自身特點的科研訓練機會，包括國家大學生創新性實驗計劃、星火基金、學生自擬課題、教師和/或研究生為學生提供的課題、各級各類科技競賽等，這有利于學生從源頭上接觸專業、認知專業。

2.4 實行4年一貫制的本科生導師制

新生入學伊始，在雙向選擇的基礎上，為每一名學生確定一位指導教師。指導教師不僅要關心學生的學習，還要成為學生思想、生活及學業、人生規劃的導師。這些導師大部分也會成為學生畢業設計(論文)的指導教師，這為畢業設計方式的改革提供了有利條件。同時，通過導師的言傳身教，以及學生對導師教學及科研活動的了解，學生的專業歸屬感和認同感明顯增強。 例如，通過本科生導師制的形式，張紅光教授指導的2006級本科生田小飛同學在前期參與“星火基金”項目的基礎上，負責申請的項目于2008年獲得“國家大學生創新性實驗計劃”資助，以此為契機，該同學進入導師的實驗室進行了大量的自主實踐和科研工作，其撰寫的調研報告“基于ESS模型的北京市交通領域節能減排潛力分析”獲得2010年“第三屆全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽”三等獎，獲得2010年北京工業大學本科特優畢業設計(論文)獎。

2.5 組織混合型研究團隊

本科生直接進入教授學術團隊，與導師(教授或教師)及研究生融為一個整體：一起開會討論、一起設計方案、一起實驗分析、一起撰寫論文、一起體味挫折、一起分享成功；學生在研究過程中學到了知識，在實踐中增長了才干，使研究性學習成為現實，而且豐富了大學生活，增強了交流溝通與協作能力，深入了解了專業、激發了專業興趣，由科研活動或教研活動的旁觀者轉變為親歷者和參與者。本科生也成為導師和研究生的得力助手，為導師尤其是研究生開展科研工作提供了幫助，有效地緩解了研究人員緊張的壓力，不僅實現了教、學相長，也實現了教(學)、(科)研相長。混合型研究團隊的組建有利于導師從本科生中及時發現好苗子、盡早有針對性培養，成為日后高水平研究生的重要來源，使本科生和研究生培養雙豐收。例如， 2005級本科生劉彬，與2007級碩士研究生梁晨共同組建“內燃機廢氣渦輪發電研究團隊”，在紀常偉教授指導下，參加了第一屆“全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽”并獲得了二等獎，在此過程中，對科研產生了濃厚興趣，對本專業產生了極大的熱愛，之后成功考取本校熱能工程專業2009級碩士研究生，繼續從事自己所喜愛的內燃機排氣余熱利用的研究工作。2006級本科生韓雪嬌等與2008級碩士研究生白小磊共同組建“內燃機燃燒基礎研究團隊”，在張紅光教授指導下，進行了大量燃燒基礎試驗工作，其工作得到了教師和專家的肯定，該同學被免試推薦為本校熱能工程專業2010級碩士研究生，其本科畢業設計(論文)工作也是與此相關，取得了優秀成績，就讀本科期間以第1作者身份發表中文核心期刊論文1篇、會議論文1篇，參與發表論文5篇、參與申請發明專利和軟件著作權6項。

2.6 組織科技競賽

作為具體組織和承辦單位，發起并組織了多屆“北京工業大學大學生節能減排競賽”，通過該活動，不僅使學生親身踐行了“低碳”和“節能減排”理念，而且也為他們提供了一個施展才華、張揚個性的舞臺。積極組織學生參加“全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽”并獲佳績：2010年獲得了全國特等獎1項，并且北京工業大學連續兩屆獲得最佳組織獎。近5年，本專業本科生獲得國家級科技競賽獎勵12項(其中，特等獎1項、二等獎3項、三等獎6項、鼓勵獎2項),省部級科技競賽獎勵3項,校級科技競賽獎勵40余項。每年參加各級各類科技競賽的學生有100余人次。

2.7 引導科研與學科優勢轉化為教學優勢

本專業關注教師的可持續發展，為教師提供訪學、交流和進修等機會；定期組織本專業全體教師進行教學工作交流，互相交流經驗方法。邀請了清華大學過增元院士、上海交通大學吳靜怡教授等校外專家傳授先進的教育理念和教學方法。近3年來，本專業教師近10人次到國外高校進行3個月以上的訪學與交流。已經制定了合理的教師考核與獎勵辦法，將促進研究性學習、開放實驗室、本科生導師制、指導本科生科技競賽和科研訓練等方面的工作業績，作為全體教師崗位聘任和職稱晉升的硬性條件；學生在大一結束后，完全有權利自主選擇專業方向和指導教師，有助于拉近師生感情并增強教師的責任心；通過政策和機制調控，將“重科研、輕教學”的局面轉變為“教學與科研并重”，教師由“要我教”轉變為“我愿教”、“我會教”。結合學校和學院的管理與考核辦法，本專業先后出臺了《北京工業大學熱能與動力工程專業教師崗位聘任條件中對促進本科生研究性學習的具體要求與補充說明》、《北京工業大學熱能與動力工程專業教師職稱晉升條件中對促進本科生研究性學習的具體要求與補充說明》、《北京工業大學熱能與動力工程專業教師關于落實本科生導師制和開放實驗室的職責要求與考核辦法》、《北京工業大學熱能與動力工程專業教師關于指導本科生科技競賽和科研訓練活動的職責要求與考核辦法》等相關文件。

2.8 加強課程建設、提高課堂教學質量

科學合理地制訂教學計劃，把“創新人才培養”作為基本任務、把“節能減排”作為中心內容、把“研究性學習”作為重要途徑，切實幫助學生由“要我學”轉變為“我要學”、“我會學”。在課堂教學過程中，嚴格把好授課質量關，及時融入本專業領域最新的研究成果、研究方法和研究思路，給學生展示了科技的最前沿，另外增加了師生課堂交流互動環節、課后研究類與設計類作業、課堂陳述與答辯等內容的比例，使課堂教學內容更加豐富多彩和有吸引力，從而激發學生的學習興趣和專業認同感，引導學生“學會學習”，實現課堂教學與課外活動、理論教學與實踐教學的并駕齊驅，確保研究性學習的協調與可持續發展。已經成功建設了“傳熱學”等8門校級精品課程和“內燃機學”等6門校級雙語示范課，本專業也建設成為校級特色專業。

2.9 為研究性學習提供氛圍

結合學校的“工程大師論壇”和本專業多種形式的學術交流等活動，每年為本科生提供講座和交流超過20余場，參與的本科生超過400余人次。另外，每年約有10人次的本科生參與國外大學互訪、天津大學和清華大學等國內高水平大學的暑期大講堂、隨同導師或自主參加國內外學術會議等。

3 改革的主要成果[14-16]

(1) 近5年，本專業本科生獲得國家級科技競賽獎勵12項(其中，特等獎1項、二等獎3項、三等獎6項、鼓勵獎2項),省部級科技競賽獎勵3項,校級科技競賽獎勵40余項。每年參與各級各類科技競賽的學生有100余人次。其中，2010年8月20日以2007級本科生劉海和韓宇等同學為主要成員的研究團隊參加了第三屆“全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽”，其參賽作品“氣壓混合動力概念車的設計與試驗研究”榮獲全國特等獎，來自全國各省市232所高校的1868支參賽隊參加了本次大賽，最終只有8支隊伍獲得了特等獎。

(2) 通過開放實驗室和本科生導師制，每年約為80名本科生提供了適合自身特點的科研訓練機會，主要包括：國家大學生創新性實驗計劃、星火基金、學生自擬課題、教師和/或研究生為學生提供的課題、各級各類科技競賽等。近5年，先后涌現出了40余個混合型研究團隊。據不完全統計，本科生先后以第1完成人或主要完成人發表學術論文、申請發明專利和軟件著作權共102項(其中，學生為第1完成人的共18項，學生為第1作者的高水平SCI檢索論文1篇、EI檢索論文2篇；學生為主要完成人的SCI檢索論文11篇、EI檢索論文13篇)。2007級本科生王欣總結本科期間的科研成果，以第1作者身份所撰寫的論文發表于2012年1月國際期刊“Energy”(SCI檢索，影響因子3.565)。該論文所涉及的研究工作得到了我校第11屆“星火基金”的支持。王欣同學就讀本科生期間還以第1作者身份發表EI檢索中文期刊論文1篇、中文核心期刊論文1篇、國際會議論文1篇(EI檢索)、國內會議論文2篇，以第1設計人身份獲實用新型授權1項。

(3) 2008級本科生魏寶建、高彬彬攜作品“電液混合動力概念車”參加了2011年第六屆中國北京文化創意產業博覽會，中央電視臺新聞頻道的“新聞直播間”欄目于2011年11月12日做了專門的電視報道并現場采訪了魏寶建同學，《北京青年報》于2011年11月14日專門報道。2006級本科生田小飛在前期參與校星火基金項目的基礎上,負責申請的項目于2008年獲得“國家大學生創新性實驗計劃”資助,獲得2010年北京工業大學本科特優畢業設計(論文)獎(當年全校僅30名學生獲此稱號),《中國教育報》于2010年8月6日作了相關報道。另外，我校的《北京工大報》在2011年分別對2007級本科生王欣和張擘兩位同學的科研經歷和科研成果進行了專門報道。2008級本科生高建兵、2010級本科生王艷等于2012年8月份攜作品到西安交通大學參加第五屆“全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽”，獲得了全國二等獎，陜西電視臺二套的“都市快報”欄目于2012年8月8日對其參賽作品進行了全面報道，江蘇電視臺城市頻道也于8月9日進行了專門轉載報道。

(4) 本科生畢業時，每名同學至少有4個理想的職位可供選擇，就業率達到100%，畢業生的專業素質和綜合能力受到北京多家主要用人單位的肯定，對我專業畢業生的總體評價是：“專業素質高，善于動腦筋，溝通能力強，做事有章法”。例如，2002級本科生鄭軼，在2006年獲得北京工業大學本科優秀畢業設計(論文)獎(當年學校有100篇入選)，并于同年進入北京工業大學繼續攻讀碩士學位，2009年獲得北京工業大學優秀碩士學位獎，碩士畢業后進入北京汽車新能源汽車有限公司工作，以新能源汽車研發為主，主要負責整車網絡設計方面的工作。鄭軼同學目前工作已經將近三年，在系統工程師的崗位上踏實努力，勤勤懇懇，獲得了領導們的一致好評，并在2011年度北京汽車新能源汽車有限公司職工經濟技術創新項目中脫穎而出，榮獲一等獎，得到了專家們的一致認可，并多次獲得公司領導嘉獎。

(5) 通過混合型研究團隊，很多導師從本科生中發現了好苗子，成為高水平研究生的重要來源，混合型研究團隊中每年約有3至5名本科生畢業后在本校攻讀研究生并繼續從事相關科研工作，使本科生培養和研究生培養雙豐收。2003級本科生汪碩峰，在大學三年級時進入實驗室參與科研工作，在紀常偉教授指導下，與2006級碩士研究生閆皓等共同組建混合型研究團隊“氫燃料內燃機研究團隊”，負責過相關的校星火基金重點項目，獲得2007年北京工業大學本科特優畢業設計(論文)獎，2007年免試推薦為北京工業大學碩士研究生，2009年免試推薦為北京工業大學博士研究生。目前在導師紀常偉教授指導下，在內燃機混氫燃燒方面取得了突出的科研成果，先后于2010年和2011年兩次獲得北京工業大學“科技之星”稱號，以第1作者(含導師第1作者)身份發表SCI檢索期刊論文20篇、EI檢索期刊論文9篇，8項發明專利通過初審。

(6) 畢業設計質量得到了充分的保證，受到校內督導專家和校外盲評專家的肯定。自2007至2012年，每年都有1名同學獲得北京工業大學本科特優畢業設計(論文)獎，獲獎比例遠高于學校的平均比例。2008級本科生李旭初同學，在仇滔副教授的指導下，完整而系統地進行了1年的畢業設計工作(受益于0.5+0.5畢業設計(論文)模式)，自2011年9月至2012年6月，依托濰柴動力股份有限公司與我校簽訂的校企合作課題“國產燃油系統評價及噴孔放大診斷”，在濰柴動力技術中心參與了具體的研究工作，期間提出了多項有價值的技術方案并最終被企業采納，研究工作和畢業設計工作取得了突出成績，其優異表現受到了濰柴動力技術中心專家的高度評價，其畢業設計(論文)的質量也得到了校內督導專家的肯定。

(7) 本專業2010年成功申報了“北京市級熱能與動力工程實驗教學示范中心”。

(8) 2012年，本專業針對此方面的教改經驗與成果進行了總結和凝煉，以“揚學科優勢 促研究性學習 提高人才培養質量——以熱能與動力工程專業為例”為題申報了北京工業大學和北京市的教育教學成果獎，最終獲得了2012年北京市高等教育教學成果二等獎、2012年北京工業大學優秀教育教學成果特等獎。

4 結 語

切實提高人才培養質量、為建設創新型國家提供高素質人才，是當今我國高校的首要任務。熱能與動力工程專業遵從高等教育的“揚長”與“補短”之道，立足學校和專業的實際情況，因地制宜，采取多項措施并長期堅持，已經在促進研究性學習、培養本科生的創新精神和實踐能力方面取得了顯著成效；今后將會繼續深化教育教學改革，師生齊心合力將研究性學習推進到更高更新的階段，為我國的能源與動力工程行業提供更高素質的創新人才做出應有的新貢獻。

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